CN114288458B - 一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料及其制备方法 - Google Patents
一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料及其制备方法。该敷料是以载有抗炎抗菌药物的环糊精、乙基纤维素的混合物为核层，以壳聚糖和明胶的混合物为壳层的核壳结构纳米纤维膜。该方法包括：将环糊精‑乙基纤维素的混合溶液与抗炎抗菌药物溶液混合，得到核层纺丝液；将壳聚糖溶液和明胶溶液混合，得到壳层纺丝液；将核层纺丝液和壳层纺丝液进行同轴静电纺丝。该敷料具有较好的凝胶性、长效释药性和防粘连性等优点。
Description
技术领域
本发明属于医用敷料及其制备领域，特别涉及一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料及其制备方法。
背景技术
人们在日常生活和作业过程中会出现各种创伤或烧烫伤，如创面处理不当，易引发感染、愈合缓慢、留有瘢痕等问题。传统敷料包括普通的纱布、脱脂棉、棉垫等，一方面这些材料取自于天然棉花，一次使用就丢弃会造成资源的浪费；另一方面这些敷料多是起到隔离作用，为了促进伤口愈合和有效控制创面感染，临床上还需另外应用抗生素等用药方式。但即使是联合用药，仍具有诸多局限性，例如难以维持创面湿润、透气性不佳、药量不好控制、换药过程造成组织再次损伤等。另外，由于大多数敷料需要额外的带胶类绷带进行固定，而与此同时，越来越多的人出现胶过敏现象，引发创伤治疗过程中的另一种困扰和痛苦。
鉴于此，有必要研发一种基于再生资源材料的、免绷带固定的、具备防粘连、抗菌止血功能且还具备可长效药物缓释作用的创伤用医用敷料，用以满足临床实际应用的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料及其制备方法，以克服现有敷料产品存在天然棉花纤维资源浪费，以及难以维持创面湿润、透气性不佳、药量不好控制、换药过程造成组织再次损伤等缺陷。
本发明提供一种抗菌防粘连纳米纤维敷料，所述敷料是以载有抗炎抗菌药物的环糊精、乙基纤维素的混合物为核层，以壳聚糖和明胶的混合物为壳层的核壳结构纳米纤维膜。
所述抗炎抗菌药物包括磺胺嘧啶银、氯霉素、酮洛芬中的一种或几种。
所述抗炎抗菌药物、环糊精和乙基纤维素的质量比为1：25～50：25～50。
所述壳聚糖和明胶的质量比1:1。
所述核壳结构纳米纤维单丝的直径≤500nm，单层纳米膜的厚度≤1000μm。
本发明还提供一种抗菌防粘连纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将环糊精、乙基纤维素溶解于溶剂，搅拌，将得到的环糊精-乙基纤维素的混合溶液与抗炎抗菌药物溶液混合，得到核层纺丝液；
(2)将壳聚糖和明胶分别溶解于溶剂中，然后将得到的壳聚糖溶液和明胶溶液混合，得到壳层纺丝液；
(3)将步骤(1)中核层纺丝液和步骤(2)中壳层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到核壳结构纳米纤维膜，即抗菌防粘连纳米纤维敷料。
所述步骤(1)中溶剂为体积比3:7～1:1的乙醇和水。
所述步骤(1)中环糊精和乙基纤维素的质量比为1：2～2：1；环糊精-乙基纤维素的混合溶液浓度为10wt％～15wt％。
所述步骤(1)中搅拌时间为6～8h。
所述步骤(1)中抗炎抗菌药物溶液质量浓度为10wt％～20wt％。
所述步骤(1)中抗炎抗菌药物溶液和环糊精-乙基纤维素的混合溶液的体积比为1:5～1:10。
所述步骤(2)中溶剂为乙酸溶液；壳聚糖溶液和明胶溶液质量浓度相同。
所述步骤(2)中壳聚糖溶液和明胶溶液的混合体积比为1:1；壳层纺丝液质量浓度为10wt％～15wt％。
所述步骤(3)中同轴静电纺丝的工艺参数：温度为25～30℃，湿度≤40％，纺丝电压为15～20kV，接收距离为15～18cm，采用同轴针头，针头的外径为1.0～1.2mm，针头的内径为0.4～0.6mm，外层针头流速为1.0～1.5mL/h，内层针头流速为0.5～0.6mL/h。电压、接收距离、针头的孔径和针头流速四者应该匹配，确保单丝的直径≤500nm，单层纳米膜的厚度≤1000μm。
所述步骤(3)中同轴静电纺丝为：将核层纺丝液与壳层纺丝液分别注入注射器中，注射器连接至喷丝口分别由直径不相同的两个金属针头构成的同轴针头上，采用同轴静电纺丝工艺，将制备的具备壳/核结构的同轴纳米纤维收集至静电纺丝机配套的滚筒上，滚筒上先包覆一层导电铝箔纸，再在铝箔纸的外面包覆一层油纸，以便纳米纤维膜的储存和分离。
本发明还提供一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
在上述核壳结构纳米纤维膜的两端施加医用压敏胶水，局部烘干(实现在敷料应用时通过手对纤维膜两端部分的短时按压即能达到粘接的效果，同时预防胶水类物质对敏感皮肤造成的过敏问题)，干燥消毒，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本发明还提供一种抗菌防粘连纳米纤维敷料在制备医用敷料中的应用。
本发明中壳层材料在敷料中主要起提高材料生物相容性以及防粘连的作用，核层材料在敷料中主要起药物载体和药物传递的作用。本发明敷料具有药物长效释放性能，能够实现将核层药物扩散至伤口区。
本发明采用同轴静电纺丝技术，该技术与普通单轴纺丝技术相比，其优势就在于可以使用两种及以上的原料进行纳米纤维的喷丝制备，前提是所采用的材料之间对产品的性能具有协同促进作用。为了提高壳层与核层材料的协同性，核层材料中的环糊精和乙基纤维素具有较好的药物传递性能，壳层材料中的壳聚糖具有较好的抗菌功能性，明胶具有较好的生物相容性和防粘连性。
同轴静电纺丝的难点在于，壳层与核层材料通过溶剂的溶解使其分别具有可纺性，又能通过同轴喷丝头同时纺出具有壳核结构的纤维。解决该技术难点，就要确保壳层与核层材料的相容性。本发明为了提高壳层与核层材料的相容性，壳层与核层均采用了亲水性溶剂——乙醇、水、乙酸，分别对亲水材料——环糊精、乙基纤维素、壳聚糖、明胶进行溶解。
有益效果
(1)本发明采用同轴静电纺丝技术，制备得到的敷料是具有天生纳米纤维和纳米孔结构的固态透气薄膜，具有适宜强力与伸长率，比棉质纱布更加轻薄透气，不仅与皮肤的结合更加牢固，而且增加皮肤的接触舒适感，根据需要可以叠加包覆多达10层以上，更加适合有渗出液的伤口。以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，与2mL PBS水溶液接触后，6～8s将渗出液吸收完全，10～15s速成凝胶状，而对照组(市场现有的氧化再生纤维素ORC产品)样品需要20s将渗出液吸收完全，30s形成凝胶状。
(2)本发明采用环糊精、乙基纤维素、壳聚糖、明胶等材料与抗炎抗菌药液复合而成，不仅具有长效释药效果，可以持续释药≥48h；降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日；具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。
(3)本发明生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境有助于皮肤创伤自修复。
(4)由于采用压力胶，本发明能够实现在敷料应用时通过手对纤维膜两端部分的短时按压即能达到粘接的效果，其黏胶部分不直接与皮肤接触，能够有效防止皮肤过敏。
附图说明
图1为本发明实施例1中同轴静电纺中纳米纤维膜中具有载药核壳结构单根纤维的透射电镜TEM图。
图2为本发明实施例1中同轴静电纺中纳米纤维膜的扫描电镜SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
S1，核层纺丝液配制：先将药物——磺胺嘧啶银超声分散成为质量浓度10wt％的水分散液，后将环糊精、乙基纤维素按照1:2质量比例混合后用体积比1:1乙醇和水的混合溶液作为溶剂进行溶解，密封后充分混合搅拌6h至均匀，再将质量浓度为10wt％药液与10wt％环糊精-乙基纤维素的混合溶液以1:5体积比例进行充分混合搅拌至均匀，作为核层纺丝液。
S2，壳层纺丝液配制：将壳聚糖粉末和明胶粉末先以相同的质量浓度溶解于乙酸溶液中，再以等体积1:1的比例混溶，密封并在室温下充分搅拌，最终形成固体质量分数15wt％的壳聚糖-明胶混合溶液，作为壳层纺丝液。
S3，纳米纤维膜敷料制备：取第一步制备的壳层纺丝液5mL与第二步制备的核层纺丝液5mL分别注入注射器中，注射器连接至喷丝口分别由直径不相同的两个金属针头构成的同轴针头上，优选具体参数为：纺丝电压为18kV，接收距离为15cm，针头的外径为1.2mm，针头的内径为0.6mm，外层针头流速为1.2mL/h，内层针头流速为0.6mL/h。采用同轴静电纺丝工艺，将制备的具备壳/核结构的同轴纳米纤维收集至静电纺丝机配套的滚筒上，滚筒上先包覆一层导电铝箔纸，再在铝箔纸的外面包覆一层油纸，以便纳米纤维膜的储存和分离。
S4，在纳米纤维膜的两端施加医用压敏胶水，并实施局部烘干，实现在敷料应用时通过手对纤维膜两端部分的短时按压即能达到粘接的效果。最后对纳米纤维膜进行干燥消毒后处理，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本实施例制备免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料具有以下优点：单根纤维直径为300～500nm，厚度为800～1000μm，具有天生纳米纤维和纳米孔结构，比棉质纱布更加轻薄透气，与皮肤的结合牢固，与皮肤的接触舒适感增加，可叠加包覆8层，更加适合有渗出液的伤口，以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，2mL PBS水溶液在7s被吸收完全，15s速成凝胶状。敷料具有长效释药效果，可以持续释药48h，有效降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日。具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境促进了皮肤创伤自修复。由于采用压力胶，其黏胶部分不直接与皮肤接触，有效防止皮肤过敏。
图1表明：纳米纤维膜中的单根纤维的核壳载药结构。
图2表明：纳米纤维膜的纤维交错结构。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：药物不同，为氯霉素，溶于酒精的药液浓度为20wt％，其它均与实施例1相同，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本实施例制备免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料具有以下优点：单根纤维直径为300～500nm，厚度为800～1000μm，具有天生纳米纤维和纳米孔结构，比棉质纱布更加轻薄透气，与皮肤的结合牢固，与皮肤的接触舒适感增加，可叠加包覆12层。适合有渗出液的伤口，以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，2mL PBS水溶液在6s被吸收完全，15s速成凝胶状。敷料具有长效释药效果，可以持续释药56h；降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日；具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境促进了皮肤创伤自修复。由于采用压力胶，其黏胶部分不直接与皮肤接触，有效防止皮肤过敏。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：药物不同，为酮洛芬，溶于酒精的药液浓度为20wt％，其它均与实施例1相同，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本实施例制备免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料具有以下优点：单根纤维直径为300～500nm，厚度为800～1000μm，具有天生纳米纤维和纳米孔结构，比棉质纱布更加轻薄透气，与皮肤的结合牢固，与皮肤的接触舒适感增加，可叠加包覆11层。适合有渗出液的伤口，以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，2mL PBS水溶液在8s被吸收完全，13s速成凝胶状。敷料具有长效释药效果，可以持续释药52h；降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日；具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境促进了皮肤创伤自修复。由于采用压力胶，其黏胶部分不直接与皮肤接触，有效防止皮肤过敏。
实施例4
与实施例1的不同之处在于：核层纺丝液的配比不同，核层中环糊精、乙基纤维素比例不同，按照1:1质量比例配比，其它均与实施例1相同，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本实施例制备免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料具有以下优点：单根纤维直径为300～500nm，厚度为800～1000μm，具有天生纳米纤维和纳米孔结构，比棉质纱布更加轻薄透气，与皮肤的结合牢固，与皮肤的接触舒适感增加，可叠加包覆11层。适合有渗出液的伤口，以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，2mL PBS水溶液在7s被吸收完全，14s速成凝胶状。敷料具有长效释药效果，可以持续释药58h；降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日；具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境促进了皮肤创伤自修复。由于采用压力胶，其黏胶部分不直接与皮肤接触，有效防止皮肤过敏。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：壳层纺丝液的配比不同，形成壳聚糖-明胶壳层纺丝液的固体质量分数为10wt％，其它均与实施例1相同，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本实施例制备免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料具有以下优点：单根纤维直径为300～500nm，厚度为800～1000μm，具有天生纳米纤维和纳米孔结构，比棉质纱布更加轻薄透气，与皮肤的结合牢固，与皮肤的接触舒适感增加，可叠加包覆14层。适合有渗出液的伤口，以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，2mL PBS水溶液在6s被吸收完全，13s速成凝胶状。敷料具有长效释药效果，可以持续释药54h；降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日；具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境促进了皮肤创伤自修复。由于采用压力胶，其黏胶部分不直接与皮肤接触，有效防止皮肤过敏。
实施例6
与实施例1的不同之处在于：通过调节电压、接收距离、针头的孔径和针头流速，制备不同纤维细度的纳米纤维膜。纺丝参数为：纺丝电压为20kV，接收距离为18cm，针头的外径1.0mm，针头的内径0.4mm，外层针头流速为1.2mL/h，内层针头流速为0.5mL/h。制得纳米纤维膜的单根纤维直径为200～400nm，厚度为500～800μm，其它均与实施例1相同，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
本实施例制备免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料具有以下优点：具有天生纳米纤维和纳米孔结构，比棉质纱布更加轻薄透气，与皮肤的结合牢固，与皮肤的接触舒适感增加，可叠加包覆15层。适合有渗出液的伤口，以pH为7.4的PBS水溶液作为模拟体液，2mLPBS水溶液在6s被吸收完全，12s速成凝胶状。敷料具有长效释药效果，可以持续释药56h；；降低敷料更换频率，从1次/日延长至1次/2日；具有较好的防粘连性，减轻换药疼痛感。生物相容材料与透气微结构的共同作用创造的微环境促进了皮肤创伤自修复。由于采用压力胶，其黏胶部分不直接与皮肤接触，有效防止皮肤过敏。
本发明实施例1～6仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗菌防粘连纳米纤维敷料，其特征在于，所述敷料是以载有抗炎抗菌药物的环糊精、乙基纤维素的混合物为核层，以壳聚糖和明胶的混合物为壳层的核壳结构纳米纤维膜；所述抗炎抗菌药物、环糊精和乙基纤维素的质量比为1：25～50：25～50；
所述抗菌防粘连纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将环糊精、乙基纤维素溶解于溶剂，搅拌，将得到的环糊精-乙基纤维素的混合溶液与抗炎抗菌药物溶液混合，得到核层纺丝液，所述环糊精和乙基纤维素的质量比为1：2～2：1，溶剂为体积比3:7～1:1的乙醇和水；
（2）将壳聚糖和明胶分别溶解于溶剂中，然后将得到的壳聚糖溶液和明胶溶液混合，得到壳层纺丝液，其中溶剂为乙酸溶液；
（3）将步骤（1）中核层纺丝液和步骤（2）中壳层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到核壳结构纳米纤维膜，即抗菌防粘连纳米纤维敷料。
2.根据权利要求1所述的敷料，其特征在于，所述抗炎抗菌药物包括磺胺嘧啶银、氯霉素、酮洛芬中的一种或几种；壳聚糖和明胶的质量比为1:1；核壳结构纳米纤维膜单丝的直径≤500nm，单层纳米膜的厚度≤1000μm。
3.一种抗菌防粘连纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将环糊精、乙基纤维素溶解于溶剂，搅拌，将得到的环糊精-乙基纤维素的混合溶液与抗炎抗菌药物溶液混合，得到核层纺丝液，所述环糊精和乙基纤维素的质量比为1：2～2：1，溶剂为体积比3:7～1:1的乙醇和水；
（2）将壳聚糖和明胶分别溶解于溶剂中，然后将得到的壳聚糖溶液和明胶溶液混合，得到壳层纺丝液，其中溶剂为乙酸溶液；
（3）将步骤（1）中核层纺丝液和步骤（2）中壳层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到核壳结构纳米纤维膜，即抗菌防粘连纳米纤维敷料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中环糊精-乙基纤维素的混合溶液浓度为10wt%～15wt%；搅拌时间为6～8h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中抗炎抗菌药物溶液质量浓度为10wt%～20wt%；抗炎抗菌药物溶液和环糊精-乙基纤维素的混合溶液的体积比为1:5～1:10。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中壳聚糖溶液和明胶溶液质量浓度相同。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中壳聚糖溶液和明胶溶液的混合体积比为1:1；壳层纺丝液质量浓度为10wt%～15wt%。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中同轴静电纺丝的工艺参数：温度为25～30℃，湿度≤40%，纺丝电压为15～20kV，接收距离为15～18cm，采用同轴针头，针头的外径为1.0～1.2mm，针头的内径为0.4～0.6mm，外层针头流速为1.0～1.5mL/h，内层针头流速为0.5～0.6mL/h。
9.一种免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料的制备方法，包括如下步骤：
在权利要求1所述的抗菌防粘连纳米纤维敷料的两端施加医用压敏胶水，局部烘干，干燥，得到免绷带固定的抗菌防粘连纳米纤维敷料。
10.一种如权利要求1所述的抗菌防粘连纳米纤维敷料在制备医用敷料中的应用。
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